SINGLE SMF DATASET DUMPING

Los sistemas de tuberías están sujetos a efectos de dilatación térmica, contracción térmica y a movimientos similares impuestos por otras causas, además de estar sometidos a los

requerimientos de diseño para la presión, peso y otras cargas.

8.1.1. Régimen de tensiones

Las tensiones ocasionadas por la dilatación térmica, cuando la magnitud inicial es suficiente, se relajan en estado caliente como resultado del relajamiento local o deformación.

Una reducción de la tensión aparece como una tensión de signo contrario cuando el componente retorna a su estado frío. Este fenómeno es denominado auto-flexión (muelleo) de la línea y es de efecto similar al muelleo frío. El grado de auto-flexión depende del material, la magnitud de la dilatación inicial, la tensión de fabricación, la temperatura de servicio caliente y el tiempo transcurrido.

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8.1.1.1. Calculo de tensiones

-Los cálculos para las tensiones de dilatación, SE, estarán basados en el módulo de elasticidad, EC, a la temperatura ambiente:

Donde

- Mbp= Momento de combamiento en el plano del miembro (pulg / libra)

- Mbp= Momento de combamiento transversal al plano del miembro (pulg / libra) - Mt= Momento torsional (pulg / libra)

- Z= Módulo seccional del tubo (pulg3) - i = Factor de intensificación de tensión

§ St= Tensión torsional ( lb / pie2 )= Mt / (2*Z)

- Las tensiones de combamiento para conexiones de salida reducidas serán calculadas de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

Sb = Tensión de combamiento resultante ( lb / pulgadas2 )

Para principal (patas 1 y 2):

Para ramal (pata 3):

Zb= módulo de sección efectiva para ramal de Té = n rb2 ts (pulg3) rb = radio medio seccional del ramal (pulg)

ts = grosor efectivo de pared de ramal= menor de TH y (ibt) (ibt) (pulg)

tH = grosor del tubo correspondiente a la Té o principal sin cortar los elementos de refuerzo (pulg) tb = grosor del tubo de ramal correspondiente (pulg)

ibp= factor de intensificación de tensión para momentos de combamiento en plano = 0.75 ibt + 0.25

ibt = factor de intensificación de tensión para momentos de combamiento fuera de plano = i (apéndice D)

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8.1.1.2. Régimen de dilatación térmica y del modulo de elasticidad

El régimen de dilatación térmica será determinado por el Apéndice B como la diferencia entre la expansión unitaria mostrada para la temperatura más alta del metal y aquella para la temperatura más baja del metal resultante de las condiciones de maniobra y parada.

Los módulos de elasticidad frío y caliente, Ec y Eh, serán los indicados en el Apéndice C, los

materiales ferrosos se encuentran recogidos en la tabla C-1 y los materiales no ferrosos en la tabla C-2. INICIO 8.1.2. Sobretensión local

En el análisis de flexibilidad de una tubería se supone conducta elástica para todo el sistema de tubería. Esta suposición es suficientemente exacta para sistemas donde las tensiones plásticas actúan en muchos puntos o sobre amplias zonas, aunque falla al reflejar la distribución real de las tensiones en sistemas desequilibrados donde solamente una pequeña parte de la tubería sufre las tensiones plásticas, o donde en la distribución de tensiones es muy desigual. En estos casos las partes en tensión más débiles o con mayor tensión estarán sujetas a concentraciones de tensiones debido a la acción de las partes más rígidas o menos sometidas a tensión. El desequilibrio puede ser producido por:

a. Uso de pequeños tendidos de tubería en serie con tubo más rígido o mayor

b. Reducción local en sección o corte transversal , o uso local de un material más débil

c. En un sistema de sección uniforme, por el uso de una configuración de línea para la cual el eje neutral o línea de empuje está situada cerca de la parte importante de la propia línea, con solamente una pequeña parte descentrada de la línea absorbiendo la mayoría de la tensión de dilatación.

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8.1.3. Flexibilidad

Los sistemas de tuberías para energía serán diseñados para que tengan la suficiente flexibilidad para impedir movimientos en la tubería que pueden ocasionar fallos por los excesos de tensión del material del tubo o anclajes, fugas en juntas o deformación del equipo conectado.

La flexibilidad preverá los cambios de dirección de la tubería a través del uso de codos, rizos o descentramientos, o se tomarán medidas para absorber los movimientos termales utilizando juntas de dilatación esféricas (de bola) o de rótula (giratorias) o tubería ondulada.

La constante de Poisson, cuando se requiera para los cálculos de flexibilidad, será considerada como 0.3 a todas las temperaturas para todos los materiales.

INICIO 8.1.4. Análisis 8.1.4.1. Método de análisis

Todas las tuberías cumplirán los siguientes requerimientos con respecto a la dilatación térmica y flexibilidad:

a) Será la responsabilidad del diseñador o proyectista efectuar un análisis, a menos que el sistema cumpla uno de los siguientes criterios:

- El sistema de tubería duplica una instalación que funcione satisfactoriamente o sustituye a un sistema con un registro de servicio satisfactorio.

- El sistema de tuberías puede ser juzgado adecuado por la comparación con los sistemas previamente analizados.

- El sistema de tuberías es de sección uniforme, tiene no más de dos anclajes y no tiene restricciones intermedias, está diseñado para servicio esencialmente no cíclico (menos de 700 ciclos en total) y satisface los siguientes criterios:

donde,

D = sección nominal del tubo (pulg)

Y = resultante de movimientos a absorber por las líneas de tuberías ( A*U ) L = largo desarrollo del eje de la línea, (pies)

U = distancia de anclaje (largo de línea recta que une los anclajes) (pies)

b) Todos los sistemas que no cumplan los criterios anteriores o donde exista una duda razonable en lo que se refiere a la adecuada flexibilidad del sistema, serán analizados por métodos

resumidos o aproximados simplificados del análisis (p.ej. se recomienda simulación por ordenador).

c) Los métodos aproximados o simplificados pueden ser aplicados solamente si son usados para el régimen de configuraciones para los cuales su precisión adecuada ha sido demostrada.

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8.1.4.2. Suposiciones y requerimientos básicos

Al calcular la flexibilidad de un sistema de tuberías entre los puntos de anclaje, el sistema entre los puntos de anclaje será tratado como un conjunto.

Las propiedades dimensionales del tubo y accesorios usados en los cálculos de flexibilidad estarán basados en las dimensiones nominales.

Los cálculos compresivos tendrán en cuenta los factores de intensificación de tensión existentes en los componentes distintos al tubo recto, ya que hay que considerar cuando tales componentes tienen una flexibilidad extra.

A falta de datos más directamente aplicables, utilizamos los factores de flexibilidad y los factores de intensificación de tensiones indicados en el Apéndice D.

El régimen de dilatación térmica será usado en todos los cálculos, bien si la tubería tiene flexión (muelleo) frío o no. No solamente la dilatación de la propia línea, sino también los movimientos angulares y lineales del equipo al cual está unida serán considerados.

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El efecto de la flexión en frío es ayudar a un sistema para que logre su posición más favorable lo más rápidamente posible.

Ya que la vida de un sistema bajo condiciones cíclicas depende del régimen de tensión más que del nivel de tensiones en un momento dado, se desprecia la flexión en frío con respecto a las

tensiones.

Se dará crédito suficiente al muelleo o flexión en frío en el cálculo de los momentos y empujes, siempre que sea especificado y cumplido un método efectivo de obtener el muelleo en frío.

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8.1.6. Cálculo de las reacciones en frío y caliente

- En un sistema de tuberías sin flexión en frío (Muelleo) o con un porcentaje de flexiones en frío igual en todas las direcciones, las reacciones de Rh y Rc, en las condiciones de calor y frío respectivamente, serán obtenidas según:

siempre que se cumpla:

donde

C = factor de flexión en frío que varía desde cero para flexión en frío nula a 1,00% de flexión en frío.

SE = tensión de dilatación ( lb / pulgadas2 )

Ec = módulo de elasticidad en condición fría ( lb / pulgadas2 ) Eh = módulo de elasticidad en condición caliente ( lb / pulgadas2 )

R = reacción máxima para el régimen de expansión completa basado en Ec lo cual supone el estado más fuerte (100% de flexión en frío, si se usa o no) (lb)

Rc y Rh = reacciones máximas calculadas que suceden en los estados frío y caliente, respectivamente (lb)

- Si un sistema de tuberías está concebido con diferentes porcentajes de flexión fría en

distintas direcciones, las fórmulas anteriores no son aplicables. En este caso, el sistema de tuberías será analizado por un método compresivo

Las reacciones calientes calculadas estarán basadas en flexiones frías teóricas en todas las direcciones no mayores de 2/3 del muelleo o flexión en frío según lo especificado o medido. Límites de reacción:

Las reacciones calculadas no sobrepasarán los límites que el equipo empalmado pueda soportar para mantener la seguridad.

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8.2. CARGAS EN LOS ELEMENTOS DE SOPORTE DE LAS TUBERÍAS

Los “elementos de soporte” o “soportes” abarcan todo el régimen o gama de los diversos métodos de sostener el peso de las líneas de tubería, aislamiento y el fluido conducido.